Production d'un faisceau continu d'ions de 12 mA

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Submitted on 1 Jan 1957

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Production d’un faisceau continu d’ions de 12 mA

J. Coutant, F. Prévot, R. Vienet

To cite this version:

J. Coutant, F. Prévot, R. Vienet. Production d’un faisceau continu d’ions de 12 mA. J. Phys. Radium,

1957, 18 (11), pp.644-645. �10.1051/jphysrad:019570018011064400�. �jpa-00235728�

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PRODUCTION D’UN FAISCEAU CONTINU D’IONS DE 12 mA

Par J. COUTANT, F. PRÉVOT et R. VIENET,

C. E. N.; Saclay.

FIG. 1. - Ensemble de la source d’ions.

et du dispositif ^de focalisation du faisceau.

A : Admission de _gaz.

B : Capuchon ^{formant anode.}

C : Ampoule ^de quartz.

D : Canal d’extraction ^(inox).

E : Diaphragme d’extraction (aluminium).

F : Première électrode (graphite).

G : Deuxième électrode (inox).

H : Troisième électrode (inox).

I : Cible (graphite).

Une source d’ions continue a été mise au point ^avec

son dispositif ^de focalisation du faisceau. Elle est caractérisée _par la possibilité ^{d’obtenir un courant}

d’ions intense pour ^une puissance consommée et un

débit de _gaz relativement bas.

La source est du type haute fréquence (20 MHz).

L’ampoule ^{est en} quartz. L’admission de _gaz se fait à la partie supérieure ^{sur un} capuchon métallique qui joue également ^{le rôle} d’anode. A la partie inférieure, l’extraction du faisceau se fait _par un canal en acier

inoxydable ^{de 3 mm de} diamètre intérieur (fig. 2).

La tension d’extraction est appliquée ^{entre ce canal} (potentiel 0) ^{et l’anode.}

L’obtention d’un faisceau aussi intense _que possible

se heurte au phénomène ^de charge d’espace particu-

lièrement sensible à basse énergie ^et qui ^{exerce à la}

fois une action d’autolimitation du courant et de

divergence ^du faisceau extrait. Il est donc nécessaire d’accélérer les ions sur une faible distance, ^immédia-

tement en dessous du canal d’extraction, ^ce qui ^{nous a}

conduit à donner à la première ^{électrode la forme} conique représentée ^{sur la} figure ^{1. Le} champ ^ainsi

créé atteint 30 kV/CDl ^et communique ^{aux ions une} énergie ^{de 25 keV. La} convergence de la lentille for- mée par ^cette électrode et le canal d’extraction est

néanmoins insuffisante _pour assurer à elle seule la focalisation du faisceau.

FIG, 2.

Détail du dispositif d’extraction.

Une lentille supplémentaire ^{est donc} nécessaire. Sa convergence doit être grande ^{avec des tensions} maniables, ^ce que réalise le système ^{suivant :} Après ^la première électrode, de charge d’espace, ^{une seconde}

électrode qui ^{sera mise pour des raisons de} simplicité

au potentiel ^{de la masse ralentit le} faisceau ; ^les phéno-

mènes de charge d’espace ^{à ce niveau ne sont} plus gênants, ^le diamètre du faisceau étant d’ailleurs

beaucoup plus ^grand qu’au ^{niveau de} l’extraction. La troisième électrode est à un potentiel ^fortement négatif.

Nous avons ainsi focalisé, par exemple, ^{un faisceau}

de 7 mA pour ^une puissance consommée par l’oscil-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019570018011064400

645 lateur de 700 W et un débit d’hydrogène ^{de 75 cm3}

T. P. N./heure ^avec les tensions suivantes :

--

Extraction : + 3 kV.

-

Première électrode :

15 kV.

-

Troisième électrode :

70 kV.

Nous ^avons pu ^{mettre en} évidence, ^du moins pour des densités de plasma ^pas trop intenses, ^{une influence}

notable de la tension d’extraction sur la convergence de la lentille formée _par le plasma ^et le canal d’extrac-

tion, ^et par suite sur l’angle d’émission du faisceau.

Cette source est suceptible ^{de fournir} jusqu’à ^{12 mA} (avec ^{le canal de 3} mm). Elle fonctionne dans notre

laboratoire depuis deux mois totalisant près’ ^de

150 heures de marche dont 30 consécutives. L’ensemble

est suceptible ^de fonctionner sous pression.

. Ce travail a été fait au Service de Physique Appliquée dirigé par ^M. S. D. Winter. M. G. Rommel a participé

activement ^aux discussions sur la source d’ions.

Lettre _reçue le 31 octobre 1957.

REVUE DES LIVRES BROGLIE (L. DE), Mécanique ondulatoire du photon ^et

théorie quantique ^des champs, ^{1 vol. de 208} p., 16 X 25 cm, broché, Gauthier-Villars, ^Paris 1957,

2 900 F. -

Signalons ^{une réédition de cet} important ouvrage où M. de Broglie reprend l’exposé ^{de la} mécanique ondulatoire du photon (théorie ^{où le} photon ^{est considéré comme} pro- venant de la fusion de deux corpuscules ^{de Dirac, de} spin ¹ /2, ^{le neutrino et} l’antineutrino) ^et compare ^ses résultats avec ceux de la théorie quantique ^des champs (théorie ^{due à} Fermi, Heisenberg, ^Pauli etc., ^{où l’on intro-} duit des relations d’anticommutation dans ^les équations aux ^dérivées partielles ^des champs). ^La première ^édition, épuisée, ^{est de 1949.}

J. WINTER.

GOUDET (G.) et MEULEAU (C.), ^Les semi-conducteurs, diodes, transistors et autres applications, ^{1 vol.,}

16 X 25 cm, 436 p., ¹⁰⁸ fig., Eyrolles, ^{Paris, 1957,}

5 500 F.

Ce livre ne contient _pas seulement un exposé complet

des différentes applications récentes des propriétés ^des

semi-conducteurs aux thermistors, varistors, ^{diodes à} .cristal et redresseurs, ^{triodes et tétrodes à} cristal, ^cellules

photoélectriques ^et phototransistors ; exposé qui ^{en ferait}

un livre d’un intérêt certain pour ^tous les ingénieurs spécia-

lisés dans cette branche de la technique. ^{Il contient en}

plus dans ^sa première partie qui ^occupe plus de la moitié de l’ouvrage, ^un exposé très clair des bases de physique théorique nécessaires pour comprendre ^le comportement

des semi-conducteurs. Cette partie ^{théorique fait de ce}

livre un véritable manuel ^de physique ^moderne.

A. LANGEVIN.

LEGRAS (J.), Techniques ^de résolution des équations ^aux

dérivées partielles.

Équation ^de la chaleur.

Équa-

tion de Laplace.

Équation des ondes. (1 ^vol. broché,

14 X 22 _cm, xvi + ¹⁸⁰ pages, Dunod, Paris, 1956, 1 450 F.).

Parcourons la table des matières...

Au chapitre ^I

Quelques propriétés des équations ^aux

dérivées partielles ^{linéaires », nous trouvons} l’énoncé du

problème ^de Cauchy ^et la définition des caractéristiques.

Le chapitre ^Il

Équation de la chaleur », ^nous place

, dans le vif du sujet, ^{en résolvant} quelques problèmes simples ^de propagation unidimensionnelle de ^la chaleur,

successivement par ^la méthode de séparation ^des variables (x ^et t), par la méthode d’identification ^et par la méthode des différences finies avec calculs pas-à-pas.

Les chapitres III, IV et V sont consacrés à l’équation

de Laplace (à ^deux variables). Après ^{une révision} rapide

de la théorie des fonctions analytiques, ^on examine divers

procédés ^de résolution, ^{classés en trois} catégories : ^méthodes algébriques (transformations conformes, séparation ^des variablès, usage des fonctions de Green), méthodes analo-

giques (membrane élastique, ^cuve rhéographique) ^et

méthodes numériques (résolution globale, directe ou par

approximations successives ; emploi des réseaux élec-

triques ; usage du procédé ^de relaxation).

L’étude de l’équation des ondes (toujours ^{à deux} variables) occupe le chapitre ^{VI. Les} techniques ^{de réso-}

lution utilisées sont la méthode des caractéristiques (avec

le procédé Bergeron, qui ^{en est une} adaptation graphique),

et la méthode des solutions particulières, ^{dans le cas où les}

variables se séparent. Lorsqu’on ^tient compte d’un amortis- sement, l’équation des ondes devient celle des télégra- phistes, ^à laquelle ^est appliquée la méthode des différences finies.

Pour conclure, ^le chapitre ^VII montre comment cer-

taines techniques ^utilisées pour les équations ^{à deux ’}

variables peuvent s’appliquer ^{à des} équations ^{à un} plus grand nombre de variables. Les exemples ^{choisis sont :} l’équation des ondes et l’équation ^de Laplace ^{à trois} variables, ^et l’équation de la chaleur’ à trois et quatre

variables.

L’ouvrage, conçu ^sans doute _pour l’enseignement supé- rieur, ^ne laissera pas d’intéresser ^et de secourir bien des

ingénieurs ^et chercheurs.

M. JESSEL.

H E I S E N B E RG (W.), ^Les principes physiques de la théorie des

quanta (traduit ^de l’allemand par CHAMPION (B.) ^et

HOCHARD (E.). ¹ vol., 16 X 25 cm, 124 pages, ^22’ figures,

2 planches, Gauthier-Villars, Paris, 1957, 1200 ^F. Signa-

lons un nouveau tirage de la traduction de cet ouvrage

célèbre, ^où Heisenberg ^a exposé systématique-ment ^ses

idées qui bouleversèrent la physique atomique (édition originale, 1930).

. WINTIER.

J. WINTER.